PROPRIEDADES DO CONCRETO (4)

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OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
• Conhecer as principais propriedades mecânicas dos materiais: aço e concreto; • Compreender a filosofia do Método dos Estados Limites; • Identificar os tipos de ações atuantes em uma estrutura; • Elaborar pré-dimensionamento dos elementos estruturais lajes, vigas e pilares; • Compreender as concepções estruturais e a trajetória das cargas na estrutura; • Elaborar diagramas de esforços internos solicitantes de lajes por métodos manuais consagrados; • Formular a combinação das ações no estado limite último conforme NBR-6118/14; • Calcular elementos estruturais em concreto armado à flexão simples e força cortante no ELU, conforme NBR-6118/14; o Compreender os domínios de deformação dos materiais aço e concreto; o Calcular e detalhar armaduras de lajes maciças submetidas à flexão simples; o Calcular e detalhar armaduras longitudinais de vigas retangulares submetidas à flexão simples; o Calcular e detalhar armaduras longitudinais de vigas em seção “T” submetidas à flexão simples; o Calcular e detalhar armaduras transversais de vigas submetidas à força cortante; • Elaborar detalhamento de completo da armadura de lajes; • Elaborar detalhamento completo de uma viga com armaduras longitudinais, transversais, e de pele;
CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO
 A mistura em proporção adequada de cimento, agregados e água resulta num material de construção, o concreto , cujas características diferem substancialmente daquelas apresentadas pelos elementos que o constituem. 
O traço nada mais é do que a indicação da quantidade dos materiais que constituem o concreto. Ele mostra a quantidade de areia e de brita que devem ser usadas na mistura para uma unidade de cimento. Um traço de 1:2:3, por exemplo, indica que a proporção será de 1 parte de cimento por 2 partes de areia e 3 partes de brita, sempre obedecendo essa ordem. Já a quantidade correta de água varia porque depende da umidade da areia e da trabalhabilidade final do concreto. 
 A água, por exemplo, é um elemento indispensável para formar os cristais sólidos que tornam o concreto resistente. Além disso, ela deixa a massa com um aspecto plástico que permite seu transporte e aplicação nas formas com facilidade. Porém, tanto seu excesso quanto sua falta podem prejudicar o concreto.
Quando ela é adicionada além do recomendado, cria vazios que deixa o concreto bem menos resistente, possibilitando o aparecimento de fissuras. Por outro lado, água de menos provoca falhas de concretagem por dificultar os processos de lançamento e adensamento.
Quando as proporções forem definidas, é preciso ter cuidado com a ordem certa de combinar os materiais. Se o processo for manual, deve-se juntar o cimento à areia e misturar bem antes de adicionar a brita. Só depois disso é que a água pode ser colocada, lentamente. Se o concreto for feito em betoneira, a sequência deve ser: brita (para limpar resíduos de misturas anteriores), uma parte da água (que limpa a brita e aumenta sua aderência à massa), cimento, outra parte da outra parte da água, areia e a parte final da água. Se possível, utilize aditivos plastificantes que diminuem a quantidade de água de amassamento e melhoram a trabalhabilidade do concreto. Caso essa mistura seja muito demorada, o concreto perde a trabalhabilidade, sofre segregação e não fica uniforme; se for rápida demais, a mistura fica mal feita, a massa aquece e as reações do cimento são aceleradas. 
 TRAÇO
 A falta de cura e a exposição excessiva do concreto ao sol ou calor também devem ser levadas em conta, pois são capazes de alterar a quantidade de água na mistura. Além disso, é fundamental que a água a ser adicionada seja limpa, clara e sem impurezas, já que algumas substâncias (como o sal) são inimigas do concreto armado.
Outros componentes que merecem atenção são os agregados miúdos (areia) e graúdos (brita). Quanto mais finos eles forem, maior será a resistência do concreto à compressão. No entanto, a trabalhabilidade tende a diminuir. Uma boa dica é usar agregados de granulometria controlada e misturá-los para que os menores envolvam os maiores sem deixar vazios. Lembre-se de usar apenas areia e britas limpas, isto é, sem argila, barro ou materiais orgânicos, como raízes, folhas e gravetos.
 
 MASSA ESPECÍFICA
 Serão considerados os concretos de massa específica normal (ρc), compreendida entre 2000 kg/m3 e 2800 kg/m3 . Para efeito de cálculo, pode-se adotar para o concreto simples o valor 2400 kg/m3 e para o concreto armado 2500 kg/m3 . Quando se conhecer a massa específica do concreto utilizado, pode-se considerar, para valor da massa específica do concreto armado, aquela do concreto simples acrescida de 100 kg/m3 a 150 kg/m3 . 
 PROPRIEDADES MECÂNICAS
 As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas. Geralmente, os ensaios são realizados para controle da qualidade e atendimento às especificações. 
 RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO
 A resistência à compressão simples, denominada fc, é a característica mecânica mais importante. Para estimá-la em um lote de concreto, são moldados e preparados corpos-de-prova para ensaio segundo a NBR 5738 – Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto, os quais são USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.2 ensaiados segundo a NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos de-prova cilíndricos. O corpo-de-prova padrão brasileiro é o cilíndrico, com 15cm de diâmetro e 30cm de altura, e a idade de referência para o ensaio é 28 dias. Após ensaio de um número muito grande de corpos-de-prova, pode ser feito um gráfico com os valores obtidos de fc versus a quantidade de corpos-de-prova relativos a determinado valor de fc, também denominada densidade de freqüência. A curva encontrada denomina-se Curva Estatística de Gauss ou Curva de Distribuição Normal para a resistência do concreto à compressão 
 CURVA DE GAUSS
 Na curva de Gauss encontram-se dois valores de fundamental importância: resistência média do concreto à compressão, fcm, e resistência característica do concreto à compressão, fck. O valor fcm é a média aritmética dos valores de fc para o conjunto de corposde prova ensaiados, e é utilizado na determinação da resistência característica, fck, por meio da fórmula: fck = fcm −1,65s O desvio-padrão s corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade). O valor 1,65 corresponde ao quantil de 5%, ou seja, apenas 5% dos corpos de prova possuem fc < fck, ou, ainda, 95% dos corpos-de-prova possuem fc ≥ fck. Portanto, pode-se definir fck como sendo o valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de corpos-de-prova de um determinado lote de concreto. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.3 Como será visto posteriormente, a NBR 8953 define as classes de resistência em função de fck. Concreto classe C30, por exemplo, corresponde a um concreto com fck = 30MPa. Nas obras, devido ao pequeno número de corpos-de-prova ensaiados, calcula-se fck,este valor estimado da resistência característica do concreto à compressão. 
 CORPO DE PROVA
O Na curva de Gauss encontram-se dois valores de fundamental importância: resistência média do concreto à compressão, fcm, e resistência característica do concreto à compressão, fck. O valor fcm é a média aritmética dos valores de fc para o conjunto de corpos-deprova ensaiados, e é utilizado na determinação da resistência característica, fck, por meio da fórmula: fck = fcm −1,65s O desvio-padrão s corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade).O valor 1,65 corresponde ao quantil de 5%, ou seja, apenas 5% dos corposde-prova possuem fc < fck, ou, ainda, 95% dos corpos-de-prova possuem fc ≥ fck. Portanto, pode-se definir fck como sendo o valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de corpos-de-prova de um determinado lote de concreto. 
 FCK
FCK é uma sigla em inglês para “Feature Compression Know” e traduzida no português para “Resistência Característica do Concreto à Compressão”. Mas ele vai bem mais além de uma sigla.
Trata-se do valor que irá definir a resistência mecânica do concreto necessária para as demandas específicas da obra em questão.
Portanto, podemos dizer que o FCK do concreto aplicado a uma viga doméstica, ao pilar de um grande estacionamento e à pavimentação de uma via diferem justamente pela carga de resistência à compressão que cada aplicação exige.
A unidade de medida do FCK é o Mega Pascal (MPa)
 
 
 MÓDULO DE ELASTICIDADE
Outro aspecto fundamental no projeto de estruturas de concreto consiste na relação entre as tensões e as deformações. Sabe-se da Resistência dos Materiais que a relação entre tensão e deformação, para determinados intervalos, pode ser considerada linear , ou seja, σ = E ε , sendo σ a tensão, ε a deformação específica e E o Módulo de Elasticidade ou Módulo de Deformação Longitudinal 
 GRÁFICO
 PREPARAÇÃO DO CONCRETO
 Na preparação do concreto, com as mistura dos agregados graúdos e miúdos com cimento e água, tem início a reação química do cimento com a água, resultando gel de cimento, que constitui a massa coesiva de cimento hidratado. A reação química de hidratação do cimento ocorre com redução de volume, dando origem a poros, cujo volume é da ordem de 28% do volume total do gel. Durante o amassamento do concreto, o gel envolve os agregados e endurece com o tempo, formando cristais. Ao endurecer, o gel liga os agregados, resultando um material resistente e monolítico – o concreto. A estrutura interna do concreto resulta bastante heterogênea: adquire forma de retículos espaciais de gel endurecido, de grãos de agregados graúdo e miúdo de várias formas e dimensões, envoltos por grande quantidade de poros e capilares, portadores de água que não entrou na reação química e, ainda, vapor d’água e ar. Fisicamente, o concreto representa um material capilar pouco poroso, sem continuidade da massa, no qual se acham presentes os três estados da agregação – sólido, líquido e gasoso.
 DEFORMAÇÃO
Retração. Denomina-se retração à redução de volume que ocorre no concreto, mesmo na ausência de tensões mecânicas e de variações de temperatura
Expansão. É o aumento de volume do concreto, que ocorre em peças submersas. Nessas peças, no início tem-se retração química. Porém, o fluxo de água é de fora para dentro. As decorrentes tensões capilares anulam a retração química e, em seguida, provocam a expansão da peça. 
 FATORES QUE INFLUENCIAM AS 
 PROPRIEDADES DO CONCRETO
Os principais fatores que influem nas propriedades do concreto são: • Tipo e quantidade de cimento; • Qualidade da água e relação água-cimento; • Tipos de agregados, granulometria e relação agregado-cimento; • Presença de aditivos e adições; • Procedimento e duração da mistura; • Condições e duração de transporte e de lançamento; • Condições de adensamento e de cura; • Forma e dimensões dos corpos-de-prova; • Tipo e duração do carregamento; • Idade do concreto; umidade; temperatura.